C++11 使用異步編程std::async和std::future

先說明一點：std::asyanc是std::future的高級封裝， 一般我們不會直接使用std::futrue，而是使用對std::future的高級封裝std::async。 下面分別說一下。

一、std::async基本用法

std::future可以從異步任務中獲取結果，一般與std::async配合使用，std::async用於創建異步任務，實際上就是創建一個線程執行相應任務。

std::async就是異步編程的高級封裝，封裝了std::future的操作，基本上可以代替std::thread 的所有事情。

std::async的操作，其實相當於封裝了std::promise、std::packaged_task加上std::thread。

 

 使用代碼如下：

#include <future>
#include <iostream>
#include <stout/stringify.hpp>

bool is_prime(int x)
{
  for (int i=0; i<x; i++)
  {
    if (x % i == 0)
      return false;
  }
  return true;
}

int main()
{
  std::future<bool> fut = std::async(is_prime, 700020007);
  std::cout << "please wait";
  std::chrono::milliseconds span(100);
  while (fut.wait_for(span) != std::future_status::ready)
    std::cout << ".";
  std::cout << std::endl;

  bool ret = fut.get();
  std::cout << "final result: " << stringify(ret) << std::endl;
  return 0;
}

　std::async會首先創建線程執行is_prime(700020007)， 任務創建之后，std::async立即返回一個std::future對象。

　主線程既可使用std::future::get獲取結果，如果調用過程中，任務尚未完成，則主線程阻塞至任務完成。

　主線程也可使用std::future::wait_for等待結果返回，wait_for可設置超時時間，如果在超時時間之內任務完成，則返回std::future_status::ready狀態；如果在超時時間之內任務尚未完成，則返回std::future_status::timeout狀態。

 

上面先說了通用的做法，然后我們了解一下std::future、std::promise、std::packaged_task

二、std::future說明

future對象是std::async、std::promise、std::packaged_task的底層對象，用來傳遞其他線程中操作的數據結果。

三、std::promise用法 

std::promise的作用就是提供一個不同線程之間的數據同步機制，它可以存儲一個某種類型的值，並將其傳遞給對應的future， 即使這個future不在同一個線程中也可以安全的訪問到這個值。

示例代碼：

// promise example
#include <iostream>       // std::cout
#include <functional>     // std::ref
#include <thread>         // std::thread
#include <future>         // std::promise, std::future

void print_int (std::future<int>& fut) {
  int x = fut.get();
  std::cout << "value: " << x << '\n';
}

int main ()
{
  std::promise<int> prom;                      // create promise

  std::future<int> fut = prom.get_future();    // engagement with future

  std::thread th1 (print_int, std::ref(fut));  // send future to new thread

  prom.set_value (10);                         // fulfill promise
                                               // (synchronizes with getting the future)
  th1.join();
  return 0;
}

Output：

value: 10

 

四、std::packaged_task用法

std::packaged_task的作用就是提供一個不同線程之間的數據同步機制，它可以存儲一個函數操作，並將其返回值傳遞給對應的future， 而這個future在另外一個線程中也可以安全的訪問到這個值。

示例代碼：

// packaged_task example
#include <iostream>     // std::cout
#include <future>       // std::packaged_task, std::future
#include <chrono>       // std::chrono::seconds
#include <thread>       // std::thread, std::this_thread::sleep_for

// count down taking a second for each value:
int countdown (int from, int to) {
  for (int i=from; i!=to; --i) {
    std::cout << i << '\n';
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
  }
  std::cout << "Lift off!\n";
  return from-to;
}

int main ()
{
  std::packaged_task<int(int,int)> tsk (countdown);   // set up packaged_task
  std::future<int> ret = tsk.get_future();            // get future

  std::thread th (std::move(tsk),10,0);   // spawn thread to count down from 10 to 0

  // ...

  int value = ret.get();                  // wait for the task to finish and get result

  std::cout << "The countdown lasted for " << value << " seconds.\n";

  th.join();

  return 0;
}

Possible Output：

10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
Lift off!
The countdown lasted for 10 seconds.